3.2 反转球显示

3.2.1 反转球的发展

反转球/旋转球（Gyricon）显示是微胶囊电泳显示的前身，诞生于施乐（Xerox）公司的帕罗奥多研究中心（Palo Alto Research Center）。1977年，Nicholas Sheridon制作了大量带静电的小球，小球由两种不同颜色的半球组成，通过施加电压产生不同的电场，控制小球移动和翻转，实现不同颜色（黑/白）的变化，进行文本、图案的显示。在Sheridon发明了这项技术之后，施乐高层并没有重视这项技术，直至20多年后，麻省理工学院发明了电子墨水技术，人们也有了电子纸的消费需求，施乐高层虽重新重视电子纸显示技术，但已经错过了先机。21世纪90年代初，Sheridon将“电湿性”理论与Gyricon结合，完善了显示技术，并于21世纪初准备实现柔性显示屏的规模化量产，然而，由于成本方面不被施乐高层接受，因此商业化没有成功。截至2005年底，施乐公司停止了反转球电子纸显示技术商业化推广，并转向提供技术授权的模式。

3.2.2 反转球的结构和制作

如图3-5（a）所示，在转盘的两个对立面上分别放置黑色和白色聚合物，当转盘旋转时，在转盘的边缘就会形成长长的带状流体和一些小的喷气涡状的流体，喷气涡状的流体会由于瑞利不稳定性发生破裂，从而快速固化形成双色小球，即反转球。根据聚合物的性质，小球的两个半球分别形成永久正/负电偶极子，随后小球与未固化的弹性体混合，固化成为250～500μm厚的膜材，并将膜材浸泡在低黏度的硅油中，使其膨胀，使得每个球的周围形成油腔，于是每个小球可以在各自的油腔内自由旋转，如图3-5（b）所示。通过调控电场来驱动反转球转动，实现黑/白的显示。考虑小球的重力等要素，调整硅油的密度等参数，可以使反转球在去掉电压后，能保持长时间的稳定，图像得以持续保持。每次电压转换，调整一次反转球的状态，即视为一次数据擦写，在一般情况下，反转球能擦写数千次。

3.2.3 反转球显示的驱动方式

传统的扫描方式都需要导线接口连接，反转球显示的驱动方式与其不同，类似于一种手写笔阵列的位扫描驱动。如图3-6所示，一个电荷/电压源阵列扫过电子纸表面，阵列集成了很多小电极矩阵，对应像素单元，阵列可以按位改变电子纸表面的显示状态，每一位像素单元都可以施加峰值为150V的电压来改变反转球的显示状态。整个阵列封装成可以移动的棒状结构。该结构可以通过手动或电动的方式来完成整张电子纸的扫描。同时，为了增强扫描棒的性能，在电子纸的表面图案化制作导电薄膜方块网格，当电荷/电压源扫描棒扫过之后，薄膜导电方块能够保留部分电荷，形成电场，维持电子纸的显示状态；导电薄膜方块同时充当图像显示的缓冲，实现任意快速的扫描速率和解决各种响应问题。另外，反转球显示可以额外配备手写笔，即通过按位更改像素显示状态的方式，在电子纸的显示图像上添加图像信息。